Фамилия Гилемханов образована от восточного мужского имени Гилемхан, которое является составным и восходит к двум словам: «гилем» и «хан». Гилем в переводе с арабского на русский язык означает «наука». Первоначально «хан» обозначал вождя племени (например, у кочевников Ирана и Афганистана).